ZDM Õliteta SF6 tiheduse rele: Püsiv lahendus õli väljunemisele

Meie tehases ehitatud ja kasutusele võetud 110kV alamjaam algas tööd tehes veebruaris 2005. 110kV süsteem kasutab Pekingi Sulgelaotuse toodetud ZF4-126\1250-31.5 tüübi SF6 GIS (gaasi-isoleeritud sulgemisseadmet) koos seitsega sektorit ja 29 SF6 gaasi kompartimenti, millest viis on lüliti kompartimente. Iga lüliti kompartiment on varustatud SF6 gaasi tiheduse releega. Meie tehas kasutab Shanghai Xinyuan Instrument Factory toodetud MTK-1 mudeli ölitäidetud tihedusrellee. Need relled on saadaval kahe erineva rõhuga: -0,1 kuni 0,5 MPa ja -0,1 kuni 0,9 MPa, ühe või kahe kontaktiga. Nad kasutavad Bourdoni putukat ja bimetallist ribaandmeelemendina. Kui gaasi väljasuremine jõuab kindlale tasemele, siis elektrilised kontaktid käivitavad hoiatus- või lukustussignaalid, lubades erinevaid kaitsetegevusi. 17. oktoobril 2015 avastasid tavalise inspeksiooni käigus vahetundlikud elektrikud, et 11., 19. ja 22. kompartimendi tihedusrelledel oli erinevas ulatuses gaasi väljasuremist. See sündmus rõhutas SF6 tihedusrelledes öli väljasuremise poolt tekitatud töödelda ohtlikkust.

1. Öli väljasuremise oht SF6 tihedusrelledes

Öli väljasuremine tihedusrelledes põhjustab olulist kahju elektriseadmetele:

1.1 Kui tihedusreli sees olev seismiline öli on täielikult kadunud, siis selle söövituskindlus vähenekse oluliselt. Kui lüliti töötab (avatakse või suletakse) sellisel seisundil, võib see põhjustada kontaktide nurjumise, suure ebakõladuse standardväärtuste suhtes, näitajate jäädumise ja muud vigade (vt. Joonis 1: Ölitäidetud tihedusreli).

1.2 Tänu SF6 tihedusrelledes olevate kontaktide spetsiifilistele omadustele—väikeseks kontaktijõul ja pikaks tööaja—saab kontaktide oxidatsioon ajaloolises perspektiivis, mis viib kontaktide halvenemiseni või katkenemiseni. SF6 tihedusrelles, kus öli on täielikult kadunud, on magneetiliselt abistatud elektrilised kontaktid õhus, mis edendab oxidatsiooni ja tolmu kogunemist, mis lihtsasti põhjustab kontaktide halva ühenduvuse. Töö käigus on näha, et 3% SF6 tihedusreli kontaktidest ei tööta tõhusalt, peamiselt seismilise öli puudumise tõttu. Kui SF6 tihedusreli näitaja jäädub või kontaktid ebaõnnestuvad või ei suuda korralikult ühenduda, ohustatakse otse energiaühenduse turvalisust ja usaldusväärsust.

2. Öli väljasuremise põhjused SF6 tihedusrelledes

Öli väljasuremise peamine põhjus SF6 tihedusrelledes on sealide ebaõnnestumine kahe asukoha: terminalipõhja ja pinna vahelise ühenduse ning klaasi ja korpusi vahelise sealide ebaõnnestumine. Sealide ebaõnnestumine on peamiselt tingitud sealiringide vananemisest. SF6 tihedusrelledes kasutatavad seismilised ölide sealid on tavaliselt valmistatud nitrilkaugumist (NBR). NBR on sünteesiline elastsüdamaterjal, mis koosneb butadienist, akrylnitrilist ja emulsioonist, mille molekulstruktuur sisaldab mitteühtset süsiniku ahela. Akrylnitrili sisaldus mõjutab otse NBR omadusi: suurem akrylnitrili sisaldus suurendab öli, lahusti ja keemiliste ainete vastupidavust, tugevust, kõrgust, kandlikkust ja soojuse vastupidavust, kuid vähendab madala temperatuuri paindlikkust, elastitsust ja suurendab gaasi läbipääsemise vastupidavust. NBR sealide vananemist mõjutavad tegurid jagunevad sisemisteks ja välismisteks teguriteks.

2.1 Sisemised tegurid

2.1.1 Nitrilkaugumi molekulstruktuur
NBR ei ole täissüsinikku kaugum, selle polümeeriahelad sisaldavad mitteühtset dublete. Eri välismõjude all reageerib hapnik nendes dubletes, moodustades oksiidid. Need oksiidid lagunevad edasi kaugumi peroxideks, mis viib molekuliaru kõrvalelaskemisele. Samal ajal tekivad väikesed aktiivsed grupid, mis edendavad kaugumi molekulide ristlust. See suurendab oluliselt ristlustihedust, muutes kaugumu kruvaks ja kõrgeks. Dublite arv mõjutab otse vananemiskiirust.

2.1.2 Kaugumi segamisained
Oluline on vulkaniseerimisaaine valik kaugumi valmistamisel. Sülfidi ristlustiheduse suurenemine kiirendab kaugumi vananemist.

2.2 Välised tegurid

2.2.1 Hapnik on peamine tegur kaugumi vananemiseks. Hapnikmolekulid põhjustavad ahelate kõrvalelaskemist ja uuesti ristlust. Teine tegur on ozoon, mis on väga reageeriv. Ozoon rünnakutab kaugumi molekulide dublete, moodustades ozonide, mis lagunevad ja murdavad polümeeriahelad. Kuna seismiline öli seal on otse õhu kontaktis ja hapnik/ozoon saab imetuda öli, osalevad nad vananemisreaktsioonides ölis.

2.2.2 Soojusenergia kiirendab oxidatsioonikiirust. Tavaliselt 10°C temperatuuri tõus suurendab oxidatsioonikiirust kaks korda. Lisaks kiirendab soojus kaugumi ahelate ja segamisainete reaktsioone, mis põhjustab kaugumi volatiilsete komponentide evaporeerumist, oluliselt halvendades kaugumi töövõimet ja lühendades selle tööelu.

2.2.3 Mehaaniline väsimus. Püsiva pingerežiimi all kaugum kogeneb deformatsiooni, mis viib mehaanilise-oxidatiivse mõjuni. Koos soojusega see kiirendab oxidatsiooni. Oma tööelu jooksul kaugum aeglaselt kaotab oma paindlikkuse, mis viib mehaanilisele vananemisele. Vananenud kaugumi sealid kaotavad oma sealivõime, mis põhjustab öli väljasuremise.

2.2.4 Ebasobiv algne sealide kompressioon. Kaugumi sealid loovad tihti tihefittingi sealide ja sealide pinna vahel installeerimisel, et takistada väljasuremist. Ebasobiv algne kompressioon on kõige tõenäolisem põhjus väljasuremiseks. Konstruktsiooniprobleemid, nagu väike raadius sealide valikul, ülemäärane paigutusgroovi suurus või valelises tihefiksitud korpuse katt selites, võivad kõik põhjustada ebasobiva algse kompressiooni. Praktikas tihefiksitud relide korpuse katta tihefiksitud tegemine on sageli intuitsiooniline, mis muudab raskeks saavutada optimaalset asukohta, mis viib ebasobiva kompressioonini. Lisaks on kaugumi külmakokkupressioon umbes kümme korda suurem kui metall. Madaladel temperatuuridel kaugumi sealide raadius kokkupressib ja materjal kõrgeks, mis veelgi vähendab kompressiooni.

2.2.5 Ülemäärane kompressioon. Kaugumi O-ringide sealide tagamiseks on vaja kindlat kompressioonitingimust. Kuid seda ei tohi suurendada ebatõenäoliselt. Ülemäärane kompressioon võib põhjustada püsiva deformatsiooni installatsiooni käigus, tekitada kõrge ekvivalentse pinget sealis, põhjustada materjali ebaõnnestumise, lühendada tööelu ja lõpuks põhjustada öli väljasuremise. Uuesti, praktiliselt tihefiksitud relide korpuse katta tihefiksitud tegemine on sageli intuitsiooniline, mis muudab raskeks saavutada õiget asukohta, mis tõenäoliselt põhjustab ülemäärast kompressiooni.

3. ZDM-tüübi ölivaba, seismiliselt vastupidav tihedusreli

3.1 ZDM-tüübi reli söövituskindlus ja tööpõhimõte
ZDM-tüübi ölivaba, seismiliselt vastupidava tihedusreli (vt. Joonis 2) söövituskindlus saavutatakse sellel, et konnektori ja korpusi vahel on söövituspadd. See padd amortiseerib vibratsioone, mida tekkivad lüliti töötamise käigus. Lüliti töötamise käigus tekkinud mõju ja vibratsioonid edastatakse konnektorile, mis edastab need söövituspaddile, mis seejärel dämpib energiat enne, kui see jõuab relide korpusi. Selle amortiseeriva mõju tulemusena jõuab relide korpusi jõudv vibratsioonide ja mõjuenergia oluliselt vähenekse, mis annab suurepärase seismilise vastupidavuse.

Lisaks sellele, ZDM-tüübi reli tööpõhimõte põhineb veerandputuka kasutamisel elastse elemendina, kus temperatuuri kompenseerimisriba parandab rõhuke ja temperatuurimuutuste mõju, et näidata SF6 gaasi tiheduse muutusi. Väljundkontaktid kasutavad mikrokiipe. Mikrokiipe signaali kontrollimine tehakse temperatuuri kompenseerimisriba ja veerandputuka kombinatsiooniga, koos söövituspaddin amortiseeriva mõjuga. See disain takistab vibratsioonide tõttu tekkinud eksitusignaale, tagades süsteemi töökindla ja tõhusa töö. See oluliselt parandab näitajatüübilise tihedusreli seismilist vastupidavust, muutes selle kõrgetasemelise seadmega.

3.2 ZDM-tüübi ölivaba, seismiliselt vastupidava tihedusreli omadused

• 3.2.1 Täis rostikorpus, mis pakub suurepärast vedeliku- ja korrosioonikindlust, ja atraktiivset välimust;

• 3.2.2 Täpsus: 1.0 klass (20°C), 2.5 klass (-30°C kuni 60°C);

• 3.2.3 Töökeskkonna temperatuur: -30°C kuni +60°C; töökeskkonna niiskus: ≤95% RH;

• 3.2.4 Seismiline vastupidavus: 20 m/s²; mõjuvastupidavus: 50g, 11ms; sealivõime: ≤10⁻⁸ mbar·L/s;

• 3.2.5 Kontaktide spektrum: AC/DC 250V, 1000VA/500W;

• 3.2.6 Korpusi kaitseklass: IP65;

• 3.2.7 Ölivaba disain, vastupidav vibratsioonidele ja mõjudel, ja püsivalt lekkevaba;

• 3.2.8 Temperatuuriandmeelemendi stabiilne ja kõrge konsistents.

Need omadused näitavad, et ZDM-tüübi ölivaba, seismiliselt vastupidava tihedusreli täielikult elimineerib öli väljasuremise probleemi. Keskmine struktuuridisain ja söövituspaddid, mis asendavad seismilist ölit, põhjustavad fundamentaalselt öli väljasuremise vältimist töö käigus.

4. Kokkuvõte

Öli väljasuremise peamised põhjused tihedusrelledes tulenevad valmistamise, töödeldamise ja hoolduse probleemidest. Kui seadme tihedus vähenekse, siis ei kahane ainult dielektrilise isoleerimise tugevus, vaid ka lüliti katkestamise võime. Seetõttu on oluline asendada öli väljasurevat tihedusreli ajalooliselt. Turvalise ja kindla töö tagamiseks soovitatakse kasutada tulevikus ZDM-tüübi ölivaba, seismiliselt vastupidava tihedusreli või sarnaseid seadmeid.